二、透视电镜观察
（一）髓核
髓核的结构呈异质性，主要成分有氨基多糖、胶原纤维、弹性纤维、无机盐、水及分散存在的细胞成分。氨基多糖与水结合使髓核呈胶冻状而富于弹性。正常成年人髓核含水量约为81%，髓核中的胶原蛋白主要为Ⅰ、Ⅲ及Ⅸ型，胶原交织成网格状，两端全部锚在软骨终板上，其上附着吸收性很强的蛋白多糖颗粒（图3-7）。此颗粒具有吸水特性，其与胶原纤维共同起着使椎间盘吸收震荡的功能。弹性纤维较少，其形状不规则，与胶原原纤维交错排列。上述各种成分形成一个三维结构的胶体系统，弹性纤维网罩在表面，与软骨终板相连接，使髓核具有一定的形状、固定在特定的位置上，使其具有很强的抗压能力。
胶原为椎间盘的主要组织成分和结构单位，约占椎间盘干重的1／2，构成椎间盘的框架，为椎间盘提供张力强度；而蛋白多糖提供对承受压力的稳定性和弹力。用钌红染色法作透视电镜的细致观察，发现在髓核细胞外基质内有许多蛋白多糖小颗粒，此颗粒与其他结缔组织的基质颗粒相似。单层技术方法显示椎间盘蛋白多糖构成亚单位及聚集体，与透明软骨相似但其面积不同。髓核亚单位间平均距离分为＜50nm和＞50nm两种。髓核平均距离＞50nm的亚单位聚集体与软骨终板的聚集体相同，但在面积上有差异，宽间隙的亚单位聚集体表明蛋白多糖已被降解。
髓核内有两种类型的细胞：脊索细胞和软骨样细胞（chondrocyte-like cell）。约在胚胎22周以前脊索细胞占优势，26周以后至成年人软骨样细胞为常见的细胞类型。胎儿的脊索细胞分游离型和团块型，随年龄增长，团块型细胞减少，游离型细胞增多。游离型脊索细胞，胚胎时期呈长椭圆形或梭形，长轴与纤维平行。细胞核外形不规则，核内电子密度高，核内异染色质占优势，常不见核仁。细胞周无明显的“巢”或细胞周间质（nest or，pricellular matrix）。电镜观察细胞质中有丰富的粗面内质网，内质网池扩张。可见高尔基复合体小泡，由2～4个扁平囊泡组成，在成熟面可见大的泡。此外还可见次级溶酶体、糖原颗粒及线粒体，但线粒体不发达，其内腔嵴短，且排列稀疏，有些被粗面内质网包绕。团块型脊索细胞由多个细胞相互连接而成。由细胞质形成的突起围绕着细胞外基质，细胞外基质区内有纤丝和颗粒状物质。细胞器不发达，但糖原沉积较多。Trout对胚胎8周～91岁的人椎间盘髓核系统进行了光、电镜研究，结果在胚胎8周～32岁人均观察到了活的脊索细胞。
软骨样细胞，一般认为来自纤维软骨。软骨样细胞的形态与软骨细胞相似，胞体多呈卵圆形或不规则形，细胞质中粗面内质网较丰富，高尔基复合体明显，线粒体不发达，溶酶体少见，可见大量的糖原颗粒和脂滴。核圆形或椭圆形，核仁不明显。出生后随增龄，细胞外逐渐出现嗜锇性很强的细胞周间质即“巢”。进一步研究证明“巢”的主要成分有胶原原纤维、细丝和致密颗粒，且密度逐渐增加与周围间质界限明显，“巢”是细胞分泌功能的体现，但却由于其结构致密而降低和阻碍了细胞的活性和代谢通路，随增龄而退化，死亡细胞越来越多。因此，在“巢”内可见退化细胞和“空巢”，老年人髓核中活的细胞很少，但Jerome等在91岁老年人髓核中仍然见到了活的细胞。Trout使用放射自显影技术研究成年和未成年动物椎间盘，发现纤维环与髓核之间存在着新陈代谢活跃区，称为过渡区（transitional zone），此区可能是髓核的生长板。
有关脊索细胞的归宿和在形成髓核方面所起的作用目前仍无定论。Wolfe认为脊索细胞参与胚胎时期及生后一段时间髓核细胞间质的形成。Peacock推测髓核的形成可能是脊索细胞退变，基质黏液及含水量增加的结果。而Pritzker则认为是软骨终板的细胞合成了髓核的基质。超微结构及酶组织化学研究均证明活的髓核细胞是功能活跃的实体，具有一定的合成和分泌活动。但细胞质内较多的糖原和脂滴颗粒及嵴少而稀的线粒体，证明细胞获得能量的方式是以无氧酵解为主。
（二）纤维环
纤维环由12层左右呈同心圆排列的纤维软骨板组成，胶原纤维内有软骨细胞、胶原纤维、蛋白多糖、少量弹性纤维及其他基质成分。环绕着髓核，每层软骨板厚200～400μm，相邻板层纤维交叉，其间有50°～60°夹角，板内的胶原纤维相互平行螺旋走向、排列紧密，构成板层束（lamellar bundles）。纤维的两端分别固定在软骨终板中。椎间盘前部纤维环的板层束比后部强大，而且后外侧部往往不完整，这是髓核易在此处突出的组织学基础。纤维环中主要含Ⅰ、Ⅱ型胶原。纤维环外层以Ⅰ型胶原为主，占61．5%，向内Ⅱ型胶原渐多，至纤维环与髓核移行区，则以Ⅱ型胶原为主，占70．6%。Roberts（1991年）从鼠、羊、牛及不同年龄正常人的椎间盘中分离出了Ⅲ型胶原，并定位在细胞周围，认为该胶原组成软骨囊及细胞外间质，参与维持细胞周围微环境的稳定。在胶原纤维之间有少量与之平行排列的弹性纤维，外形呈菱形。纤维环中的纤维及纤维束共同编织成纤维网架，使纤维环具有可靠而强大的张力。
不同节段的纤维环及同一纤维环的不同部位，其胶原的含量是不一样。Adams发现高位腰椎间盘的胶原含量较低位椎间盘的胶原含量高2倍，认为可能与低位椎间盘易退变和损伤有关。另外，纤维环内层胶原的含量明显低于外层，尤其是纤维环后外侧内层的胶原含量更低，使得在某些病理情况下，椎间盘内压力增高时纤维环后外侧内层首先破裂而表层尚完整，使椎间盘在该处局限性向外凸出而形成椎间盘膨隆。
胶原的代谢受胶原酶及其他溶酶体酶的调节，酶的活性主要受周围环境的影响。局部适当的pH使软骨细胞的功能、胶原的代谢及更新保持动态平衡，以维持胶原的正常数量、形态和功能。
纤维环的周围可见数层成纤维细胞，每层细胞长轴平行，层间细胞长轴相互垂直，这种细胞的排列方式决定了纤维的排列方式。
（三）软骨终板
软骨终板的组织学结构为典型的透明软骨，由软骨细胞和细胞间质构成。软骨细胞被包埋于细胞间质的小腔内，该小腔称作软骨陷窝（cartilage lacuna）。活的软骨细胞充满软骨陷窝。软骨经常规制片过程处理，细胞收缩变小，呈不规则形。陷窝周围的基质中含较多的硫酸软骨素，嗜碱性较强，HE染色的标本上呈蓝色，即软骨囊或“巢”。电镜下，胞质内含丰富的线粒体、粗面内质网和发达的高尔基复合体，还有一些糖原和脂滴，软骨细胞可形成其周围的细胞间质，细胞间质由软骨基质和胶原原纤维构成。基质呈凝胶状半固体状态，具有一定的硬度和弹性。其主要成分是呈嗜碱性的蛋白多糖和大量的水。蛋白多糖的主干是透明质酸分子，其上结合了较短的蛋白质链，其余为酸性糖氨多糖，如硫酸软骨素A、C及硫酸角质素，借蛋白链与透明质酸主干相连，再与大量的水（约75%）结合成半固体。水分子一部分位于蛋白多糖的网眼内，另一部分则通过氢与酸性糖氨多糖的负电荷相结合。这种结构形式，使软骨有一定的弹性，保证了营养物质随组织液渗透过基质，为软骨细胞提供营养并带走代谢产物。
基质中含有Ⅱ型胶原蛋白组成的胶原原纤维，没有明显的周期性横纹。原纤维的直径为10～20nm，因其细小且与软骨基质折光率相近，故在光镜下难以辨别。原纤维呈交织状分布于基质内，软骨囊基质不含或仅含极少量原纤维，且硫酸软骨素多，故嗜碱性明显。Ⅱ型胶原的含量约为基质的40%，它与Ⅰ型胶原的不同之处是含有较高比例羟赖氨酸。
（四）弹力纤维
纤维环和髓核中均有少量弹力纤维，对椎间盘的机械特性影响较小。纤维环中的弹力纤维几乎均为菱形，纤维排列与胶原纤维排列方向一致，具有抗张力负荷的功能。髓核的弹力纤维形状极不规则，其排列方向与胶原纤维的排列不一致，具有一定的承载功能。椎间盘弹力纤维随年龄而变化。新生儿椎间盘弹力纤维是由微纤维聚集体及少量非定形物质组成。儿童和成人纤维环中弹力纤维主要成分是非定形物质。
（宋守礼）
参考文献
1 柴本甫，汤雪明．腰椎间盘的超微结构研究．解剖学报，1987，13：426
2 陈晓亮，胡有谷．腰椎间盘组织的超微结构观察．中华骨科杂志，1990，10：138
3 成令忠，主编．组织学．北京，人民卫生出版社，1994，218
4 崔全起，姜 宏，施 杞．病变椎间盘中的神经长入与慢性腰痛．颈腰痛杂志，1999，20：156
5 范溥生，杨向群，施恩娟，等．腰部髓核的应用解剖．解剖学杂志，1989，12：125
6 何娟娟，王维华，吴毅文，等．颈部脊柱部分结构的神经支配．中国临床解剖学杂志，1989，7：3
7 胡有谷．腰椎间盘组织的三维结构观察．青岛医学院学报，1987，23：1
8 贾连顺，陈德玉，沈 强，等．颈椎间盘高度的动态观察．上海医学，1990，13：141
9 卢万发，李祥鹏，杜建平，等．腰椎间盘的测量及其临床意义．中国临床解剖学杂志，1999，17：245 10 鲁玉来，蔡钦林，主编．腰椎间盘突出症．北京，人民军医出版社，2001
11 陆裕朴，李稔生，王全平．腰椎间盘突出症．见：胥少汀，葛宝丰，徐印坎，主编．实用骨科学．第2版．北京，人民军医出版社，1999(https://www.daowen.com)
12 夏玉军；腰神经根管的解剖及临床意义．中国临床解剖学杂志，1986，6：152
13 杨向群，范溥生，张成立，等．腰部纤维环的应用解剖．解剖学杂志，1990，13：291
14 张宝庆，李光照，左尧林．国人脊柱的观察——椎间盘的测量．解剖学报，1984，7：330
15 周秉文，等：突出的腰椎间盘与神经根的关系——解剖及临床观察．中华外科杂志，1979，17：372
16 周建来．人腰椎间盘纤维环超微结构的研究．解剖学杂志，1990，13：207
17 朱同银，周士枋，沈家维，等．腰椎间盘分子量级的超微结构形态学研究．Chin J Surg，1996，34：754
18 莲江光男：腰椎の形态学检讨．整形外科，1976，27：1 093
19 Akeson WH，et al．Biomechanics and biochemistry of the intervertebral disks：the need for correlation studies．Clin Orthop，1977，129：133
20．Bogduk N，et al．The nerve supply to the lumber intervertebral discs．J Anat，1981，132：39
21 Buckwalter JA．Sheathing of collagen fibrils in human intervertebral disc．J Anat，1978，125：615
22 Buckwalter JA．Banded structure of human nucleus pulposus．Clin Orthop，1979，139：259
23 Gray s Anatomy．38ed．Livingstome Edinburgh，1995，512—514
24 Hardy PAJ，Rabey GP．Analytic anatomy of lumbar intervertibral disc size．J Anat，1977， 124：267
25 Hardy PAJ，Rabey GP．Analytic anatomy Of lumbar intervertebral disc shape．J Anat，1977，124：266
26 Hashlzume H．Three-dimensional architecture and development of lumbar intervertebral disc．Acta Med Okayama，1980，34：301
27 Humzah MD，Soames RW．The human intevertebral disc：structure and function．Anat Rec，1988，220：37
28 Inoue H．Three dimensional observation of collagen framework of intervertebral disc in rats，dogs and humans．Arch Histolo Jap，1973，36：39
29 Jackson HC．Nerve ending in the human lumbar spinal column and related structures．J Bone Joint Surg（Am），1966，48：1 273
30 Jayson MIV，et al．Intervertebral discs：nuclear morphology and bursting pressures．Ann Rheum Dis，1973，32：308
31 Jero M．Ultrastructure of the human intervertebral disc：Ⅱcells of the nucleus pulposus．Anat Rec，1982，204：307
32 Jerome J，Trout，Joseph A，et al．Ultrastructure of the human intervertebral disc．Tissue Cell，1982，14：359
33 Lu J，Ebraheim NA，Yang H，et al．Anatomic bases for anterior spinal surgery：surgical anatomy of the cervical body and disc spaces．Surgical and Radiologic Anatomy，1999，21：235
34 Markolf KL ＆Morris JM．The structural components of the intervertebral disc．J Bone Joint Surg（Am），1974，56；675
35 Marouda A，et al．Factors involved in the nutrition of the human lumbar intervertebral disc：cellularity and diffusion of glucose in vitro．J Anat，1975，120：113
36 Pedersen HE，et al．The anatomy of lumbosacral posterior rami and meningeal branches of spinal nerve sinuvertebral nerves．J Bone Joint Surg，1956（Am）；38：37
37 Rudert M，Tillmann B．Lymph and blood supply of the human intervertebral disc．Cadaver study of correlations to discitis．Acta Orthop Scand，1993，64：37
38 Syvest J，et al．Ultrastructure of prolapsed disc．Acta Orthop Scand，1977，48：32
39 Taylor JR．Growth of human intervertebral discs and vertebral bodies J Anat，1975，120：49 40 Tsuji H，Hirano N，Ohishima H，et al．Structural variation of the anterior and posterior annulus fibrosus in the development of human lumbar intervertebral disc．A risk factor for intervertebral disc rupture．Spine，1993，18：204